慶陽市草原有害生物防治情況及植保無人機在防治中的應(yīng)用

趙會通，王小靜，姚富海

（1.慶陽市林業(yè)和草原局，甘肅 慶陽 745000；2.甘肅省子午嶺林業(yè)管理局正寧分局秦家梁林場，甘肅 正寧 745300）

1 慶陽市草地現(xiàn)狀

1.1 草地面積

《慶陽市第三次全國國土調(diào)查主要數(shù)據(jù)公報》顯示，全市現(xiàn)有草地88.975萬hm2。其中：天然牧草地49.36萬hm2，占全市現(xiàn)有草地面積的55.48%；人工牧草地0.432萬hm2，占比0.49%；其他草地39.183萬hm2，占比44.03%。草地主要分布在環(huán)縣，以天然牧草地為主，面積50.68萬hm2，占全市草地的總面積的56.96%。

1.2 草原類別

慶陽市草原類型兼顧熱帶草原和溫帶草原特征，主要是干旱半干旱環(huán)境下形成的以草本植物為主的溫帶草原。根據(jù)生物學(xué)和生態(tài)特點，現(xiàn)有天然草場主要有灌木叢草地、疏林草地和荒漠化草地3種。天然草原草種質(zhì)資源有98科，384屬，749種。

1.3 草品產(chǎn)量

慶陽市年產(chǎn)鮮草約15億kg，平均產(chǎn)鮮草1 125 kg/hm2，可利用牧草270 kg/hm2，年載畜量約150萬羊單位。隴東紫花苜蓿留存面積23.47萬hm2，可產(chǎn)鮮草170億kg，青貯干草50億kg。

2 蟲鼠草害現(xiàn)狀

2.1 蟲害

蟲災(zāi)重點發(fā)生區(qū)域分布在環(huán)縣和華池兩縣，主要害蟲種類有小車蝗、星翅蝗、蝗、痂蝗等。

2020年慶陽市草原蟲害危害面積9.3萬hm2，其中嚴重危害面積4.21萬hm2，重度危害面積4.8萬hm2，其他0.29萬hm2，較2019年同期有所增加。2021年蟲害危害面積13.51萬hm2，發(fā)生在環(huán)縣、華池縣，其中嚴重危害面積為4.21萬hm2，主要在環(huán)縣。春季全市蟲卵調(diào)查面積666.67hm2，蟲卵分布集中在環(huán)縣北區(qū)，3卵塊/m2，每卵塊平均有14卵粒，越冬率為40%，監(jiān)測結(jié)果顯示蟲卵越冬基數(shù)低，危害不大。夏季對蝗蟲進行監(jiān)測，蟲害發(fā)生面積26.67萬hm2，平均蟲口密度18頭/m2；形成危害面積9.3萬hm2，平均蟲口密度在34頭/m2以上，其中嚴重危害面積4.21萬hm2，平均蟲口密度56頭/m2。經(jīng)測算，全市草原蟲害危害面積占草原總面積的15.2%，牧草產(chǎn)量損失約8萬t，占全市天然牧草總產(chǎn)量450萬t的1.8%，對產(chǎn)草量影響較小。

2.2 鼠害

鼠害危害種類主要為甘肅鼢鼠、達烏爾鼠、中華鼢鼠等。中華鼢鼠主要以植物的地下部分為食，日食鮮草110 g左右。慶陽市中華鼠危害的人工草地平均損失鮮草1 635 kg/hm2，占人工草地產(chǎn)量9 675 kg/hm2的16.9%。其他鼠害對天然草場產(chǎn)草量的影響也很嚴重，平均損失鮮草405 kg/hm2，占天然草場產(chǎn)草量1 680 kg/hm2的24.1%。害鼠打洞，形成土丘壓埋牧草，破壞了草場植被，引起草場群落變化，使優(yōu)良牧草逐漸減少，毒草大量滋生。

2020年慶陽市草原鼠害危害面積10萬hm2，嚴重危害面積3.67萬hm2，相對密度最高分布在環(huán)縣的車道鎮(zhèn)，達825只/hm2，相對密度最低分布在華池縣的五蛟鎮(zhèn)，達225只/hm2。2021年草原鼠害危害面積14萬hm2，發(fā)生在環(huán)縣、華池、正寧3縣，其中嚴重危害面積為4萬hm2，主要在環(huán)縣。

2.3 毒害草

毒害草種類主要以狼毒、棘豆和披針葉黃花為主。

2020年慶陽市毒害草輕度危害面積達37.23萬hm2，中度危害面積達8.6萬hm2，重度危害面積達4.8萬hm2。2021年毒害草發(fā)生面積為13.73萬hm2，其中狼毒危害面積為13.4萬hm2（嚴重危害面積為4.8萬hm2），主要發(fā)生在環(huán)縣；披針葉黃花危害面積0.33萬hm2，主要發(fā)生在華池縣。

3 蟲鼠草害人工防治情況

3.1 草原蟲害防治

2021年慶陽市蟲害發(fā)生面積為13.51萬hm2，防治了1.33萬hm2，占發(fā)生面積的10%，培訓(xùn)技術(shù)人員60人。華池縣投資8萬元，采購蟲害防治藥品1.2%煙堿苦參堿1 454.6 kg；環(huán)縣投資21.6萬元，采購1.2%煙堿苦參堿乳油400 kg；為重點區(qū)域分發(fā)4.5%高效氯氰菊酯0.5 t、蛇床子素1 t，2.0%阿維菌素乳油2 t，短穩(wěn)桿菌1 t。

3.2 草原鼠害防治

2021年慶陽市鼠害發(fā)生面積為14萬hm2，防治了2萬hm2，占發(fā)生面積的14%，培訓(xùn)技術(shù)人員50人。華池縣投資10.05萬元，采購鼠害防治藥品3000毒價C型肉毒素1 600 kg；環(huán)縣投資8萬元，采購C型肉毒梭菌毒素餌粒劑2 010 kg；正寧縣投資8.4萬元，采購雷公藤甲素2 100 kg；向全市重點縣區(qū)分發(fā)D型毒素水劑2萬ml。

3.3 毒害草防治

2021年慶陽市毒害草危害面積為13.73萬hm2，防治了0.67萬hm2，占發(fā)生面積的5%。

4 蟲鼠草害成因分析

4.1 政策因素

慶陽市草原類型主要以環(huán)縣北部為代表，是在氣候干旱、降雨稀少、大風(fēng)天氣時常發(fā)生的條件下形成的草原生態(tài)系統(tǒng)，單位草原面積內(nèi)可發(fā)展畜牧業(yè)牛羊載畜量、農(nóng)作物種植過程中土地可利用強度及能力有限。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村組和農(nóng)牧民在封山禁牧、退牧還草、補播改良等措施推進中落實不到位，存在違規(guī)開墾草場、隨意放養(yǎng)大量牛羊、風(fēng)化沙化侵蝕防治措施不到位等情況，導(dǎo)致全市草原主要分布區(qū)草場生態(tài)環(huán)境逐年惡化。尤其是環(huán)縣北部部分地區(qū)常發(fā)生旱情，草原鼠蟲病害呈現(xiàn)逐年擴大蔓延態(tài)勢。

4.2 經(jīng)費因素

慶陽市草原有害生物災(zāi)害發(fā)生面積大，蟲害、鼠害和毒害草防治專項經(jīng)費較少，災(zāi)害防治費用主要依靠省級財政補貼資金，人員工作經(jīng)費得不到有效保障，防治機械不能及時維保更新，防治人員不能及時到位，防治效率低下，進而延誤了最佳災(zāi)害防治時段，弱化了防治效果。

4.3 技術(shù)因素

近年來，慶陽市在草原蟲害、鼠害和毒害草防治方面主要采用機械噴施藥劑、投放毒餌、布設(shè)弓箭、人工定點清理等技術(shù)措施。傳統(tǒng)的防治措施整體效率低下，漏治漏防面積大，最佳防治期內(nèi)作業(yè)面積小，危害嚴重區(qū)域作業(yè)難以到位，防治費用居高不下?，F(xiàn)代化防治技術(shù)和高效省錢的防治方法沒有得到應(yīng)用和推廣，導(dǎo)致全市草原經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益較低。

5 植保無人機應(yīng)用概況

植保無人機與背負式手動或電動噴霧器、農(nóng)機機械藥物噴灑、固定軌道藥物噴灑設(shè)備相比，在工作效率、費用成本、安全性能、適用范圍等方面，具有效率高、成本低、污染小、易操作、危險小、適用強等優(yōu)勢。它在全國各地都有廣泛應(yīng)用，特別是在平原地區(qū)農(nóng)牧作物大面積集中連片栽培中應(yīng)用廣泛[1]。據(jù)調(diào)查，慶陽市植保機保有量在5架以內(nèi)，使用率極低，主要以家庭生產(chǎn)應(yīng)用為主。環(huán)縣在毒害草治理作業(yè)中，小規(guī)模嘗試應(yīng)用了植保無人機，防治效果較為明顯，防治效率遠高于人工作業(yè)，防治成本大大降低[2]。

5.1 植保無人機類型

國際國內(nèi)植保無人機生產(chǎn)廠家眾多，品牌多樣，性能功能齊全，國產(chǎn)品牌以大疆為代表，適用各種類型作業(yè)需求，表現(xiàn)較好。依據(jù)動力供給類型升力結(jié)構(gòu)特點，可將植保機無人機分為電動植保無人機，油動單旋翼、多旋翼、固定翼植保無人機，混合動力單旋翼、多旋翼、固定翼植保無人機多種類型。相關(guān)資料顯示，截至2020年底，國內(nèi)各類植保無人機約有10萬臺，僅2021年全國新增需求5萬臺，充分說明植保無人機應(yīng)用需求處于快速增長階段[3]。

5.2 各機型優(yōu)缺點

常用的燃油類固定翼植保無人機與其他機型相比，單次飛行時間長，機體飛行中穩(wěn)定性強，藥劑負載數(shù)量大，單位時間作業(yè)效率高，植保生產(chǎn)成本低，但對起飛降落條件要求高，要在符合起降規(guī)范的場地進行[4]。

電動單旋翼植保無人機可在較為平整的小場地實現(xiàn)垂直起飛和降落，操控方便靈活，但和油料發(fā)動機相比，續(xù)航時間短，藥劑載荷小，飛機本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致維護保養(yǎng)成本高。

以鋰電池為動力的多旋翼植保無人機機體結(jié)構(gòu)簡易，飛控靈活多樣，組裝快捷方便，可以快速垂直起降，售價較低，但單次續(xù)航時間短，藥劑負載量少，起降頻繁。

5.3 建議推廣應(yīng)用機型

近年來，我國使用最多的植保機型是電動多旋翼植保無人機，其單次載藥量為5～20 kg，一般工況狀態(tài)下1組鋰蓄電池續(xù)航時間為30 min。大型多旋翼植保機單次載藥量可達100 L，續(xù)航時長60 min，可完成0.067 hm2/min的作業(yè)任務(wù)。多旋翼植保無人機的智能化水平越來越高，操控要求越來越低，工作環(huán)境越來越寬，安全性能越來越強，任務(wù)完成越來越精。根據(jù)慶陽市草原草場立地條件和作業(yè)工況環(huán)境，在開展病蟲鼠草危害防治中首選多旋翼植保無人機[5]。

6 多旋翼植保無人機優(yōu)勢

6.1 工作環(huán)境安全可靠

慶陽市草原草場主要分布錯落在丘陵溝壑區(qū)域，鼠蟲害和毒害草治理工作中大型機械設(shè)備很難到達危害區(qū)域，只能采取最傳統(tǒng)的人力背負式噴霧器噴施農(nóng)藥，噴霧器密封性能差，藥物噴施過程中衣服很容易被藥液浸濕，噴施工作人員和藥液噴霧零距離接觸，工作人員藥物過敏中毒現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，每年發(fā)生中毒案例達30萬人次。多旋翼植保無人機具有體積小、質(zhì)量輕、操控簡單、使用方便等特點。因為采用遠程控制，可有效減少作業(yè)人員接觸或者隔絕藥劑，杜絕人工噴灑時吸入過量藥物噴霧，過敏中毒案例幾乎為零，有效確保了作業(yè)人員身體健康。

6.2 藥劑功能發(fā)揮高效

使用傳統(tǒng)植保機械和人工背負噴霧器噴施藥劑作業(yè)，藥液大部分附著在草原植物的頂端或葉面上部，藥液有效附著率不到防治面積的10%，最高不超過15%，造成大量藥劑損失[6]。使用多旋翼植保無人機施藥，施藥的效率遠遠高于機械和人工施藥，可以在小范圍形成紊流，從不同方向吹動草場植物，使霧化藥液呈霧氣狀態(tài)均勻地噴灑到莖葉背面，解決了人工噴灑施藥不勻的問題。由于無人機旋翼下風(fēng)力集中而有力，采用超細霧狀噴灑比較容易透過植物絨毛的表面形成藥膜層，從而均勻有效地殺滅害蟲，有效提升農(nóng)藥使用效率，增強藥物應(yīng)有效果。

6.3 作業(yè)工時大幅降低

經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計對比分析，在相同水源、藥物混合點作業(yè)，多旋翼植保無人機在0.067 hm2蟲鼠害范圍內(nèi)開展農(nóng)藥噴灑工作，僅需1 min就能完成噴施任務(wù)，而人工作業(yè)與之相比，至少需要50 min才能完成。用無人機進行噴霧施藥，通常1名飛行員每天工作6 h可開展藥劑噴灑作業(yè)20～26.67 hm2，人工作業(yè)每天工作6 h僅作業(yè)0.4～0.667 hm2。無人機在藥劑噴施過程中用水量僅為人工的10%，用藥量為人工的70%就能達到同樣的防治效果。多旋翼植保無人機按照規(guī)劃設(shè)定的飛行路線開展工作，避免了重復(fù)噴灑或者噴施遺漏等方面的問題，同樣節(jié)約了生產(chǎn)成本。

6.4 有效減少藥物危害

多旋翼植保無人機在草原蟲鼠草害防治施藥過程中，藥液通過液泵高壓輸送至噴頭進行霧化，霧滴噴出時被飛機旋翼向下氣流加速形成氣霧流，加大了植物搖擺幅度并不斷快速變換受藥面，有效增強了藥液霧滴對有害植物、蝗蟲、鼠類食物的穿透性，減少了藥劑逸散量，通過擴大目標(biāo)植物上的藥液沉積面，提高了藥物覆蓋率，極大程度減少了農(nóng)藥滴落在草原草場上的機會，盡可能避免了藥物對草原土壤的影響和污染。

6.5 適應(yīng)各種工作環(huán)境

慶陽市草原草場類型多樣，地形復(fù)雜，地貌多變，丘陵、溝壑、塬面、川臺、斜坡相互交織，一旦區(qū)內(nèi)集中發(fā)生大規(guī)模草原生物危害，僅靠傳統(tǒng)的防治方法難以進行有效防治。多旋翼植保無人機在應(yīng)用過程中可以有效解決傳統(tǒng)防治工藝存在的問題，擺脫地形地類海拔限制，也可以在復(fù)雜環(huán)境和小面積危害范圍內(nèi)開展作業(yè)。針對環(huán)縣、華池縣病蟲鼠草危害大面積作業(yè)需求，可及時實施群防群控，顯著提高工作效率。

6.6 經(jīng)濟效益顯著提高

據(jù)相關(guān)資料顯示，植保無人機施藥的工作效率是傳統(tǒng)器械的35倍以上，單人單機日作業(yè)面積20～26.67 hm2，每年可節(jié)約大量的防治工費；多旋翼植保無人機施藥采用視距內(nèi)低空低量施藥技術(shù)，可節(jié)約藥劑用量30%～50%。經(jīng)比較，防治同一地塊病蟲鼠草害草原草場（0.67萬hm2），植保無人機費用約130萬元，人工防治費用約205萬元，植保無人機經(jīng)濟效益顯著[7]。